第二章 随机变量及其分布
§1 随机变量
- 定义 : 设 是试验的样本空间, 如果量 是定义在 上的一个单值实值函数,则称 为随机变量 (r. v. )
- 映射:
- 引入意义: 将随机试验的结果数量化,描述随机事件 。
- 分类: 离散型随机变量、非离散型(连续型、奇异型/混合型)。
§2 离散型随机变量的分布律
- 定义: 若 取值 且取这些值的概率依次为 ,则称
为 的分布律。
- 性质:
- 1.;
- 2..
常见的离散型随机变量的分布律
1.两点分布
| 1 | 0 | |
|---|---|---|
2.二项分布
记作 其中: 表示n重贝努里试验中事件发生的次数 表示伯努利试验发生的次数
3.泊松分布(n很大,p很小的二项分布)
如果一个随机变量 服从参数为 的泊松分布即,其概率质量函数为:
- (Lambda):这是唯一的参数,代表事件发生的平均速率(或平均发生次数)。
- :自然常数(约等于 2.718)。
- :你想要计算的实际发生次数。
- **例 ** 问讯次数 。已知
- 求参数 : 。故 。
- 求 :
- 泊松分布公式:
§3 随机变量的分布函数
- 定义: 设 是一个随机变量,分布函数 定义为:
- 性质:
- 1.单调不减性 (Monotonicity):若 ,则
- 2.归一性 (Normalization / Boundedness):,且
- 3.右连续性 (Right-continuity):
- 一些公式:
§4 连续型随机变量及其概率密度
- 概率密度函数 () (定义): 若 的分布函数为 存在非负函数 , 使得 , 则称 为 的概率密度函数。
- 性质:
- 归一性:
- 概率计算:
几个常用的连续型分布
1.均匀分布
如果随机变量 在区间 上服从均匀分布,记作 。它的概率密度函数是一条水平直线:
2.指数分布
如果随机变量 服从参数为 的指数分布(其中 ),记作 。它的概率密度函数为:
3.正态分布
如果随机变量 服从均值为 、方差为 的正态分布,记作 。其密度函数公式为:
当 时,称为标准正态分布,记为 。
其分布函数通常用专用符号 表示。任何一般的正态分布都可以通过以下公式标准化:
- 例1 (求参数 A, 概率, 分布函数): 已知
- (1) 求参数 A (推导): 由 。
- (2) 求 (推导): 。
- (3) 求分布函数 (推导):
无记忆性
如果随机变量 具有无记忆性,对于任何正数 和 ,以下等式成立:
§5 随机变量函数的分布
- 公式法: 若 , 是严格单调可导函数, 则 的概率密度函数 为:
- 例4 (线性变换 - 推导): 已知 , 求 的概率密度。
- 反函数: (p54)。
- 导数: (p54)。
- 结果: 。
- 结论: (p54)。